Zyxin通过Rap1介导的MEK/ERK信号通路抑制骨肉瘤的增殖、迁移和侵袭

Zyxin Inhibits the Proliferation, Migration, and Invasion of Osteosarcoma via Rap1-Mediated Inhibition of the MEK/ERK Signaling Pathway.

作者信息Zhun Wei, Kezhou Xia, Bin Zhou, Di Zheng, Weichun Guo
PMID37626810
发布时间2023-08-21
DOI10.3390/biomedicines11082314

实验完整度

包含临床样本表达与预后分析、细胞功能实验(CCK-8、划痕、Transwell)、机制验证(Western blot、敲低Rap1回补实验)及体内移植瘤模型,证据层级丰富。

主要模型

143B和U2OS骨肉瘤细胞系 MG63和HOS骨肉瘤细胞系 hFOB1.19人成骨细胞 裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

ZYX在骨肉瘤组织和细胞系中的表达水平(qRT-PCR和Western blot) ZYX过表达和敲低对细胞增殖(CCK-8)、迁移(划痕)和侵袭(Transwell)的影响 Rap1敲低对ZYX过表达表型的影响 ZYX/Rap1/MEK/ERK轴蛋白表达变化 体内移植瘤模型中肿瘤体积和重量的变化

摘要

Zyxin(ZYX)是一种肌动蛋白相互作用蛋白,在骨肉瘤患者中的生物学功能尚不清楚。本研究旨在了解ZYX如何影响骨肉瘤细胞的生物学行为,并确定相关机制。首先,ZYX在骨肉瘤中表达降低,其高表达提示骨肉瘤患者预后较好。ZYX过表达显著抑制骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,而ZYX沉默则产生相反趋势。随后,我们通过生物信息学分析发现,根据癌症基因组图谱(TCGA)数据库,Rap1信号通路与ZYX表达显著相关。此外,我们发现ZYX过表达调节Rap1/MEK/ERK轴,从而抑制骨肉瘤细胞的生长、迁移和侵袭。另外,通过将肿瘤细胞皮下注射到裸鼠体内,建立了移植瘤小鼠模型。与对照组相比,ZYX过表达组的肿瘤更轻更小,且ZYX/Rap1轴在ZYX过表达组被激活。综上所述,我们的结果表明ZYX通过调节Rap1/MEK/ERK信号通路抑制骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。ZYX可能在骨肉瘤的临床治疗中至关重要,是该病患者的一个有前景的新型治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
ZYX在骨肉瘤中的生物学功能及其潜在分子机制是什么?
核心机制
ZYX通过结合Rap1,抑制MEK/ERK信号通路的磷酸化,从而抑制骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。
主要证据
临床样本显示ZYX低表达与不良预后相关;在143B和U2OS细胞中,ZYX过表达抑制细胞增殖、迁移和侵袭,而敲低则相反;Western blot显示ZYX过表达上调Rap1并降低p-MEK和p-ERK水平;敲低Rap1减弱ZYX过表达的抑制效果;体内移植瘤实验中ZYX过表达组肿瘤更小更轻。
研究意义
该研究首次描述了ZYX与Rap1信号通路的关系,揭示了骨肉瘤增殖、迁移和侵袭的新机制,为骨肉瘤提供了潜在的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本和细胞系中ZYX表达分析

评估ZYX在骨肉瘤组织及细胞系中的表达水平,并探讨其与预后的关系。

通过qRT-PCR和Western blot检测骨肉瘤组织和细胞系中ZYX的mRNA和蛋白表达;使用TCGA数据库进行Kaplan-Meier生存分析。

2

ZYX过表达和敲低的体外功能实验

验证ZYX对骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭的影响。

使用慢病毒构建稳定转染的细胞系(LV-Control, LV-ZYX, shZYX, shNC),通过CCK-8、划痕实验和Transwell侵袭实验检测细胞功能。

3

机制探讨:ZYX与Rap1的相互作用

探索ZYX调控骨肉瘤的分子机制,特别是与Rap1信号通路的关系。

通过TCGA数据库差异基因分析、KEGG富集分析、分子对接和免疫荧光共定位,发现ZYX与Rap1相互作用。

4

验证Rap1/MEK/ERK通路的变化

验证ZYX过表达或敲低对Rap1/MEK/ERK信号通路关键蛋白表达的影响。

通过Western blot检测Rap1、MEK、p-MEK、ERK、p-ERK的蛋白水平。

5

回补实验验证机制

验证ZYX通过Rap1调控骨肉瘤细胞行为。

在ZYX过表达细胞中敲低Rap1(shRap1),再次检测细胞增殖、迁移和侵袭能力。

6

体内移植瘤模型验证

在体内验证ZYX对骨肉瘤生长的影响及机制。

将稳定转染LV-Control或LV-ZYX的143B细胞皮下注射到裸鼠,监测肿瘤体积和重量,并通过Western blot和免疫组化检测相关蛋白表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Invitrogen--
DMEM培养基Invitrogen--
胎牛血清Tian Hang--
聚凝胺----
嘌呤霉素----
慢病毒OBiO Technology--
CCK-8试剂盒Servicebio Technology--
Transwell小室Corning Inc.--
基质胶BD Biosciences--
RIPA裂解液Servicebio Technology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology--
电化学发光检测试剂盒Biosharp Biotechnology--
ZYX抗体Proteintech10330-1-AP
Rap1抗体ServicebioGB11608-100
ERK抗体ServicebioGB11560-100
p-ERK抗体ServicebioGB11004-100
MEK抗体CST4694S
p-MEK抗体CST9154S
GAPDH抗体ServicebioGB11002
TRIzol试剂Servicebio--
SweScript cDNA合成预混液(含gDNA去除剂)Servicebio--
SYBR Green qPCR预混液Servicebio--
Rap1抗体(IHC)CST--
Ki-67抗体CST--
p-ERK抗体(IHC)CST--
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software--
R 4.2.2The R Foundation for Statistical Computing--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本收集
骨肉瘤及癌旁组织来源、患者临床病理特征(分期、转移等)
阅读提示:Methods 2.1 Sample Collection 和 Table 1
细胞培养
细胞系来源、培养基种类、血清和抗生素浓度、培养温度(143B和hFOB1.19为37°C或34°C)
阅读提示:Methods 2.3 Cell Culture and Transfection
稳转细胞构建
慢病毒载体构建、polybrene浓度(5 μg/mL)、嘌呤霉素筛选浓度(5 μg/mL)
阅读提示:Methods 2.3 Cell Culture and Transfection
细胞增殖实验
细胞接种密度(1000细胞/孔)、检测时间点(第1-5天)、CCK-8试剂用量和孵育时间(10 μL,1小时)
阅读提示:Methods 2.4 Cell Counting Kit-8 Assay
细胞迁移实验
细胞接种密度(5×10^5细胞/六孔板)、培养时间(48小时)、划痕后观察时间(36小时)、血清饥饿条件
阅读提示:Methods 2.5 Wound-Healing Assay
细胞侵袭实验
Matrigel用量(80 μL)、细胞接种密度(1×10^5细胞)、血清浓度(10%和20%)、培养时间(48小时)
阅读提示:Methods 2.6 Transwell Invasion Assay
Western blot
蛋白质提取方法、抗体稀释比例、电泳和转膜条件
阅读提示:Methods 2.7 Western Blot Analysis 和 Table 2
qRT-PCR
RNA提取方法、cDNA合成体系、PCR反应条件和引物序列
阅读提示:Methods 2.8 Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR) 和 Table 3
体内移植瘤模型
小鼠周龄(4-5周)、每组只数(6只)、细胞注射量(5×10^6)、注射部位(前肢腋窝)、监测频率(每7天)和实验时间(4周)
阅读提示:Methods 2.9 Xenograft Tumor Model
免疫组化
抗体信息及稀释比例、抗原修复条件、染色流程
阅读提示:Methods 2.10 Immunohistochemistry Staining